[發明專利]一種輸送管動強度分析方法

有效

• 申請號: 201310577106.3
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103678775B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 唐文;許光;賀啟林;方紅榮;王洪銳;周浩洋;修建生
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種輸送管動強度分析方法，其特征在于步驟如下：

(1)首先將推進劑重量等效處理后，在有限元軟件Abaqus中對輸送管進行建模，所述的輸送管道建模包括輸送管的幾何屬性和材料屬性；

(2)判斷輸送管模型幾何和材料的正確性，若不正確返回步驟(1)，若正確則對模型施加內壓、位移和溫度載荷，利用有限元軟件Abaqus進行靜強度分析；

(3)判斷輸送管靜強度是否滿足要求，若不滿足要求，改進輸送管道結構返回步驟(1)，若滿足要求，則利用有限元軟件Abaqus進行模態分析；

(4)利用有限元軟件Abaqus，并結合步驟(3)中分析得到的模態以及對模型施加隨機激勵進行隨機響應分析得到的應力分量均方根及功率譜密度；

(5)對步驟(4)中分析得到的應力分量均方根及功率譜密度，根據Mises應力功率譜密度估算方法計算Mises應力功率譜密度；

(6)根據步驟(5)中計算得到的Mises應力功率譜密度，由Dirlik公式計算出輸送管的疲勞損傷；

(7)判斷輸送管疲勞損傷是否滿足要求，若不滿足要求，改進輸送管道結構后返回步驟(1)，若滿足要求，則結束；

所述步驟(1)中推進劑重量等效處理包括如下步驟：

輸送管等效密度ρ通過公式得到：

ρ=ρ1+D4δρ2]]>

其中，D為輸送管路內徑，δ為輸送管路壁厚，ρ₁為輸送管材密度，ρ₂為推進劑密度；

所述步驟(3)中判斷輸送管靜強度是否滿足要求包括如下步驟：

(a)輸送管靜強度安全因子η通過如下公式得到：

η=1.67σsσ]]>

其中，σ為靜強度分析得到的輸送管Mises應力，σ_s為管路材料在設計溫度下的屈服強度；

(b)若η≥1，則輸送管靜強度滿足要求，反之若η＜1不滿足要求；

所述步驟(5)中Mises應力功率譜密度估算方法如下：

輸送管Mises應力譜密度G(σ_M)通過如下公式得到：

G(σM)=G(σ11)+G(σ22)+G(σ11)G(σ22)+3G(σ12)]]>

其中，G(σ₁₁)、G(σ₂₂)、G(σ₁₂)為隨機響應分析得到的輸送管各應力分量的譜密度；

所述步驟(6)中疲勞損傷計算方法如下：

輸送管疲勞損傷D_L通過如下公式得到：

DL=E[p]TC(σbσb-σ)m∫0∞Smp(S)dS]]>

其中，C、m為材料疲勞曲線參數，σ_b為管路材料在設計溫度下的強度極限，T為輸送管振動時間，p(S)為Mises應力概率密度，E[p]為單位之間內的峰值數；

所述單位之間內的峰值數E[p]通過如下公式得到：

E[p]=[M4M2]12]]>

其中，n＝2,4，f₁為隨機激勵的頻率下限，f₂為隨機激勵的頻率上限；

所述Mises應力概率密度p(S)通過公式：

p(S)=D1qe-zq+D2zR2e-z22R2+D3ze-z222M0]]>

其中，D₃＝1-D₁-D₂，

所述步驟(7)中判斷輸送管疲勞損傷是否滿足要求方法如下：

若輸送管疲勞損傷D_L≥0.1，則輸送管疲勞損傷不滿足要求，反之若D_L＜0.1滿足要求；

所述的σ為靜強度分析得到的輸送管Mises應力；

所述的σ₁₁、σ₂₂、σ₁₂為隨機響應分析得到的輸送管各應力分量。